(57)【要約】【課題】断続駆動による反力の低減効果を有しながら、トータルの締め付け時間自体が長くなるのを防ぎ、効率的な締め付け作業を行うことができ、また、反力の発生によるオペレータの負担も軽減することのできる締め付け装置或いはその制御方法を提供する。【解決手段】回転動力の継続付与中におけるトルクの検出値または出力値を時間積分して、回転動力の継続付与時にレンチに継続的に作用するトルクまたはレンチに作用させるトルクによって締め付けトルクの作用時間積である力積仕事量を認識し、この認識した力積仕事量に基づいて、回転動力の付与と一時停止とを交互に繰り返すことで、対象螺子を断続的に締め付けるように制御する。【選択図】  図５
2013198964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を断続的に付与する動力付与機構と、動力付与機構による動力付与の断続のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具を備えてなる自動螺子締め装置であって、
前記制御手段は、回転動力の継続付与中におけるトルクの検出値または出力値を時間積分して締め付けトルクの作用時間積である力積仕事量を認識し、この力積仕事量に基づいて、回転動力の付与と一時停止とを交互に繰り返すことで、対象螺子を断続的に締め付けるように制御することを特徴とする自動螺子締め装置。
【請求項２】
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、レンチと動力付与機構との間に設けられ、回転動力付与時にレンチに作用するトルクを連続検出するトルクセンサと、動力付与機構による動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される自動螺子締め装置であって、
前記制御手段は、
回転動力の付与を開始させると共にその付与開始時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する付与ステップと、
回転動力の直前の付与開始時からの前記力積仕事量の演算値が前記「力積仕事量」の設定値に到達した時点で、回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップと、
前記「再開タイミング」の設定値による時間間隔の経過後に回転動力の付与を再開させると共に、その再開時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する再付与ステップと、を順に行い、
その後、前記一時停止ステップと前記再付与ステップとを交互に繰り返すことで断続締め付けを行わせるものであり、また、
トルクセンサによるトルクの検出値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した時点で回転動力付与を停止させ、対象螺子の締め付けの一ワークを完了することを特徴とする自動螺子締め装置。
【請求項３】
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、動力付与機構による回転動力のトルクの出力量及び動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、断続締め付けにおける「断続回数」、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される自動螺子締め装置であって、
前記制御手段は、
設定された「最終目標トルク」及び設定された「断続回数」から、断続締め付けにおける「各締め付け段階の目標トルク」を自動設定し、
さらに前記自動設定された「各締め付け段階の目標トルク」と前記設定された「力積仕事量」とから、各締め付け段階の時間である「各締め付け段階の回転動力付与時間」を自動設定し、
断続締め付けにおける各締め付け段階を、前記自動設定された「各締め付け段階の目標トルク」をもって前記自動設定された「各締め付け段階の回転動力付与時間」ずつ順に駆動し、前記設定された「再開タイミング」に合わせて次の締め付け段階に入ることで、各締め付け段階の締め付け動力の再付与を繰り返しながら、対象螺子を断続的に締め付けるように制御するものであり、
最終目標トルクに到達した時点で回転動力付与を停止させ、対象螺子の締め付けを完了することを特徴とする自動螺子締め装置。
【請求項４】
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、レンチと動力付与機構との間に設けられ、回転動力付与時にレンチに作用するトルクを連続検出するトルクセンサと、動力付与機構による動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される自動螺子締め装置による締め付け制御方法であって、
前記「最終目標トルク」、「力積仕事量」、及び、「再開タイミング」の各設定値を、外部入力によって、あるいは予め記憶させた記憶領域からの読み出しによって、設定手段に設定する設定ステップと、
回転動力の付与を開始させると共にその付与開始時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する付与ステップと、
回転動力の直前の付与開始時からの前記力積仕事量の演算値が前記「力積仕事量」の設定値に到達した時点で、回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップと、
前記「再開タイミング」の設定値による時間間隔の経過後に回転動力の付与を再開させると共に、その再開時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する再付与ステップと、を順に行い、
その後、前記一時停止ステップと前記再付与ステップとを交互に繰り返し、その後、
回転動力の継続付与によるトルク出力値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した時点で回転動力付与を停止させ、対象螺子の締め付けを完了することを特徴とする自動螺子締め装置による締め付け制御方法。
【請求項５】
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、動力付与機構による回転動力のトルクの出力量及び動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開からの「力積仕事量」、断続締め付けにおける「断続回数」、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される自動螺子締め装置による締め付け制御方法であって、
前記「最終目標トルク」、「力積仕事量」、「断続回数」、及び、「再開タイミング」の各設定値を、外部入力によって、あるいは予め記憶させた記憶領域からの読み出しによって、設定手段に設定する設定ステップと、
前記制御手段によって、設定された「最終目標トルク」及び設定された「断続回数」から、断続締め付けにおける  「各締め付け段階の目標トルク」を自動設定すると共に、前記自動設定された各締め付け段階の目標トルクと前記設定された「力積仕事量」とから、各締め付け段階の締め付け段階時間を自動設定する自動設定ステップと、
断続締め付けにおける各締め付け段階を、前記自動設定された「各締め付け段階の目標トルク」をもって前記自動設定された「各締め付け段階の回転動力付与時間」ずつ順に駆動し、前記設定された「再開タイミング」に合わせて次の締め付け段階に入ることで、各締め付け段階の締め付け動力の再付与ステップを繰り返しながら、対象螺子を断続的に締め付けるように制御するものであり、
最終目標トルクに到達した時点で回転動力付与を停止させ、対象螺子の締め付けを完了することを特徴とする自動螺子締め装置による締め付け制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトやねじによる螺子構造の締め付けを強制動力によって行なう自動螺子締め装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルトやネジを所定のトルクで締付ける動力式のネジ締め装置に関し、従来、各種の制御手段が採用されている。例えば電動式のモータを回転駆動源とするインパクト式のネジ締め装置の制御方法として、モータに電流を間欠的に供給してモータの回転により負荷に与えられるトルクが時間軸上でパルス状となるようにモータを回転駆動するように、各パルス状の  各回毎の電流を制御するものが開示される（特許文献１参照）。この制御は、締付トルクが着座トルクＴＳに到達するまでは連続締付を行い、ＴＳに達するとネジが着座したと判断し、パルスモードに切り替わるとともに、ＴＱＭ未到達なら次回パルスの目標トルクを維持し、ＴＱＭ到達ならば次回パルスの目標トルクを増加させる、というものである。
【０００３】
また従来、本体作動時に、上記出力軸の回転に伴い生じた反力による作動開始位置からの工具本体の姿勢の変化を検出する姿勢変化検出手段と、上記姿勢変化検出手段により取得された検出信号を受けて、上記工具本体の姿勢の変化が所定以上となった場合に、工具の作動を停止する駆動制御手段とを設けた角度センサ内蔵の締め付け工具が開示される（特許文献２参照）。これは、姿勢変化を検出する手段として、工具本体の作動開始位置に対する回転角度を検出する角度センサが内蔵されており、また衝撃力を検出する手段として、工具本体が回転する加速度を検出する加速度センサが内蔵されている。そして締付作業の間に、振れ角度又は衝撃力が予め設定された閾値に達すると、工具の作動が一旦停止され、その後工具が、予め設定された再起動閾値に達すると工具が再起動する、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６７６号公報
【特許文献２】特開２００５−１４４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者のネジ締め装置の制御方法において、最終目標トルクに到るまでの締め付けトルク増加量は一定であり、オン／オフの繰り返し時間も予め設定された一定のものである。このためパルス駆動による反力の低減効果はあるとしても、反力を押さえるためにパルス駆動のオン時間を短くして繰り返し回数を多くすることで、トータルの締め付け時間自体が長くなってしまい、締め付け作業が非効率的になるという問題があった。特にオンオフを所定の時間ごとに繰り返す制御となっており、高トルクのオン動作時間中の反力を抑えようとすればするほど、トータル締め付け作業の長時間化は進んでしまうものであった。
【０００６】
また後者の角度センサ内蔵工具は、反力の発生に基づく工具の振り子状の動作姿勢、すなわち振れ幅の大きさによって作動するものであり、反力の発生によるオペレータの負担が依然として大きいものであった。
【０００７】
そこで本発明は、断続駆動による反力の低減効果を有しながら、トータルの締め付け時間自体が長くなるのを防ぎ、効率的な締め付け作業を行なうことができ、また、反力の発生によるオペレータの負担も軽減することのできる締め付け装置或いはその制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成すべく本発明は以下（１）〜（５）の手段を講じている。
【０００９】
（１）本発明の自動螺子締め装置は、
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を断続的に付与する動力付与機構と、動力付与機構による動力付与の断続のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具を備えてなる自動螺子締め装置であって、
前記制御手段は、回転動力の継続付与中におけるトルクの検出値または出力値を時間積分して、回転動力の継続付与時にレンチに継続的に作用するトルクまたはレンチに作用させるトルクによって締め付けトルクの作用時間積である力積仕事量を認識し、この認識した力積仕事量に基づいて、回転動力の付与と一時停止とを交互に繰り返すことで、対象螺子を断続的に締め付けるように制御することを特徴とする。
【００１０】
上記のように、断続締め付けを、回転動力の継続付与による力積仕事量の認識値に基づいて制御することで、比較的シンプルな制御アルゴリズムによって締め付け制御を行なうこととなる。また認識した力積仕事量の値は、断続締め付けにおける各締め付け段階の締め付け力と締め付け時間と関連する。すなわち、着座直後は締め付け力が比較的小さくてすむため、力積仕事量に基づいて制御することで各段階の締め付け時間が比較的長時間となるように自動調整され、効率的な締め付け段階を経ることとなる。また締め付け終了直前は締め付け力が比較的大きくなるため、力積仕事量の演算値に基づいて制御することで各段階の締め付け時間が比較的短時間となるように自動調整され、余分な締め付け反力の発生を防ぐこととなる。上記手段は後述のすべての実施例に相当し、かつ、力積仕事量の検出の仕方ないし設定の仕方に関する他の制御形態をも含む。
【００１１】
（２）本発明の自動螺子締め装置は、
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、レンチと動力付与機構との間に設けられ、回転動力付与時にレンチに作用するトルクを連続検出するトルクセンサと、動力付与機構による動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」（たとえば「回転動力の一時停止時間」、あるいは各締め付け段階の再開の「周期」）、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される自動螺子締め装置であって、
前記制御手段は、
回転動力の付与を開始させると共にその付与開始時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する付与ステップと、
回転動力の直前の付与開始時からの前記力積仕事量の演算値が前記「力積仕事量」の設定値に到達した時点で、回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップと、
前記「再開タイミング」の設定値による時間間隔（「回転動力の一時停止時間」または「周期」）の経過後に回転動力の付与を再開させると共に、その再開時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する再付与ステップと、を順に行い、その後、前記一時停止ステップと前記再付与ステップとを交互に繰り返すことで断続締め付けを行わせるものであり、また、トルクセンサによるトルクの検出値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した時点で回転動力付与を停止させ、対象螺子の締め付けの一ワークを完了することを特徴とする。
【００１２】
上記のように、断続締め付けにおける各締め付け段階を、当該締め付け段階の動力付与中の検出トルクの力積仕事量に基づいて制御することで、各締め付け段階の締め付け時間が実際に発生する締め付けトルクに基づいて自動調節される。すなわち、着座直後の締め付け初期には、検出トルクが比較的小さいため、力積仕事量の設定値に至るまで比較的長時間の付与／再付与ステップを自動的に行なうこととなる。一方、ワーク終了直前の締め付け後期には、検出トルクが比較的大きくなるため、力積仕事量の設定値に至るまで比較的短時間の再付与ステップを自動的に行なうこととなる。これにより、効率的かつ安全な断続締め付けのワークを、実際の検出トルク値に基づいて確実に実行することができる。上記手段は後述の実施例１，２に相当する。
【００１３】
（３）或いは本発明の自動螺子締め装置は、
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、動力付与機構による回転動力のトルクの出力量及び動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、断続締め付けにおける「断続回数」（一ワークの「総締め付け段階数」あるいは「一時停止回数」）、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」（たとえば「回転動力の一時停止時間」、あるいは各締め付け段階の再開の「周期」）、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される自動螺子締め装置であって、
前記制御手段は、
設定された「最終目標トルク」及び設定された「断続回数」から、断続締め付けの付与／再付与ステップにおける「各締め付け段階の目標トルク」を自動設定し、
さらに前記自動設定された「各締め付け段階の目標トルク」と前記設定された「力積仕事量」とから、各締め付け段階の締め付け段階に要する時間である「各締め付け段階の回転動力付与時間」（回転動力付与時間）を自動設定し、
断続締め付けにおける各締め付け段階を、付与／再付与ステップとして、前記自動設定された「各締め付け段階の目標トルク」をもって前記自動設定された「各締め付け段階の回転動力付与時間」ずつ順に駆動し、前記設定された「再開タイミング」に合わせて「回転動力停止時間」あるいは「周期」だけ停止させた後に次の締め付け段階の再付与ステップに入ることで、各締め付け段階の締め付け動力の再付与である再付与ステップを繰り返しながら、対象螺子を断続的に締め付けるように制御するものであり、
最終目標トルクに到達した時点で回転動力付与を停止させ、対象螺子の締め付けの一ワークを完了することを特徴とする。
【００１４】
上記制御手段はすなわち、各設定値に基づいて先に、断続締め付けにおける「各締め付け段階の目標トルク」、および、各付与／再付与ステップに要する「各締め付け段階の回転動力付与時間」を制御手段によって自動設定しておき、締め付けの一ワーク開始時から以下の各ステップを行なうものである。
各ステップとは、
締め付け段階に対応して該当する締め付け段階における「各締め付け段階の目標トルク」となるように回転動力を制御しながら付与する付与ステップと、
前記該当する締め付け段階の開始時（直近の回転動力の付与開始時）からの経過時間が、各締め付け段階での締め付け時間である「各締め付け段階の回転動力付与時間」に達した時点で回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップと、
前記「再開タイミング」による設定値の経過後（「直前の一時停止時点から回転動力の一時停止時間経過後」または「ひとつ前の締め付け段階開始時点からの周期相当時間経過後」）に、その締め付け段階での「各締め付け段階の目標トルク」となるように回転動力を制御しながら付与する再付与ステップと、からなる。
断続締め付けは、前記付与ステップと一時停止ステップと再付与ステップとを順に行い、    
その後、前記一時停止ステップと前記再付与ステップとを交互に繰り返すことで行われる。
また、
回転動力の継続付与によるトルク出力値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した時点で回転動力付与を停止させ、一時停止ステップと再付与ステップの繰り返しを完了する。
【００１５】
上記のように、予め、断続締め付けにおける各締め付け段階それぞれの目標トルクと締め付け段階それぞれの継続時間を自動設定しておき、この自動設定内容に基づいて各締め付け段階ごとの継続時間ずつ出力トルクを出力することで、断続締め付けを効率的に行なうものとしている。ここで、前記自動設定に係る「各締め付け段階の目標トルク」は、設定された最終目標トルクおよび断続回数に基づいて、予め定められた引数法則または演算法則に従って自動的に設定されるものであり、また、前記自動設定に係る「各締め付け段階の継続時間」は、設定された力積仕事量と当該自動設定された目標トルクとによって演算され、自動的に設定される。この自動設定に係る継続時間は、着座直後の締め付け初期には締め付けの出力トルクが比較的小さいため、力積仕事量の設定値に至るまで比較的長時間に自動設定されることとなる。一方、ワーク終了直前の締め付け後期には締め付けの出力トルクが比較的大きくなるため、比較的短時間に自動設定されることとなる。これにより、効率的かつ安全な断続締め付けのワークを、出力トルクに基づいて確実に実行することができる。上記手段は後述の実施例３，４に相当する。
【００１６】
（４）また、本発明の自動螺子締め装置による締め付け制御方法は、
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、レンチと動力付与機構との間に設けられ、回転動力付与時にレンチに作用するトルクを連続検出するトルクセンサと、動力付与機構による動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」（たとえば「回転動力の一時停止時間」、あるいは各締め付け段階の再開の「周期」）、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される自動螺子締め装置による締め付け制御方法であって、
前記「最終目標トルク」、「力積仕事量」、及び、「再開タイミング」の各設定値を、外部入力によって、あるいは予め記憶させた記憶領域からの読み出しによって、設定手段に設定する設定ステップと、
回転動力の付与を開始させると共にその付与開始時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値を（時間）積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する付与ステップと、
回転動力の直前の付与開始時からの前記力積仕事量の演算値が前記「力積仕事量」の設定値に到達した時点で、回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップと、
前記「再開タイミング」の設定値による時間間隔の経過後（「直前の一時停止ステップ開始時点から回転動力の一時停止時間経過後」または「直前の締め付け段階開始時点から周期相当時間経過後」）に回転動力の付与を再開させると共に、その再開時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する再付与ステップと、を順に行い、
その後、前記一時停止ステップと前記再付与ステップとを交互に繰り返し、その後、
回転動力の継続付与によるトルク出力値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した時点で回転動力付与を停止させる停止ステップを行なって、対象螺子の締め付けの一ワークを完了することを特徴とする。
【００１７】
これにより、効率的かつ安全な断続締め付けのワークを、実際の検出トルク値に基づいて確実に実行することができる。上記制御方法は後述の実施例１，２に相当する。
【００１８】
（５）或いは本発明の自動螺子締め装置による締め付け制御方法は、
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、動力付与機構による回転動力のトルクの出力量及び動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開からの「力積仕事量」、断続締め付けにおける「断続回数」（一ワークの「総締め付け段階数」あるいは「一時停止回数」）、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」（たとえば「回転動力の一時停止時間」、あるいは各締め付け段階の再開の「周期」）、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される自動螺子締め装置による締め付け制御方法であって、
前記「最終目標トルク」、「力積仕事量」、「断続回数」、及び、「再開タイミング」の各設定値を、外部入力によって、あるいは予め記憶させた記憶領域からの読み出しによって、設定手段に設定する設定ステップと、
前記制御手段によって、設定された「最終目標トルク」及び設定された「断続回数」から、断続締め付けにおける各締め付け段階の付与／再付与ステップの目標トルクを自動設定すると共に、前記自動設定された各締め付け段階の目標トルクと前記設定された「力積仕事量」とから、各締め付け段階の締め付け段階時間（付与／再付与ステップの回転動力付与時間）を自動設定する自動設定ステップと、
断続締め付けにおける各締め付け段階を、前記自動設定された「各締め付け段階の目標トルク」をもって前記自動設定された「各締め付け段階の回転動力付与時間」ずつ順に駆動し、前記設定された「再開タイミング」に合わせて次の締め付け段階に入ることで、各締め付け段階の締め付け動力の再付与ステップを繰り返しながら、対象螺子を断続的に締め付けるように制御するものであり、
最終目標トルクに到達した時点で回転動力付与を停止させ、対象螺子の締め付けを完了することを特徴とする。
【００１９】
具体的には、前記自動設定ステップののち、締め付け段階に対応して該当する締め付け段階における「各締め付け段階の目標トルク」となるように回転動力を制御しながら付与する付与ステップと、
前記該当する締め付け段階の開始時（直近の回転動力の付与開始時）からの経過時間が、その締め付け段階での締め付け段階時間である「各締め付け段階の回転動力付与時間」に達した時点で回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップと、
前記「再開タイミング」による設定値の経過後（「直前の一時停止時点から回転動力の一時停止時間経過後」または「ひとつ前の締め付け段階開始時点からの周期相当時間経過後」）に、その締め付け段階での「各締め付け段階の目標トルク」となるように回転動力を制御しながら付与する再付与ステップと、を順に行い、
その後、前記一時停止ステップと前記再付与ステップとを交互に繰り返し、その後、
回転動力の継続付与によるトルク出力値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した時点で回転動力付与を停止させ、一時停止ステップと再付与ステップの繰り返しを完了する停止ステップを  行なって対象螺子の締め付けの一ワークを完了する。
これにより、効率的かつ安全な断続締め付けのワークを、出力トルクに基づいたシンプルな制御方法によって確実に実行することができる。上記制御方法は後述の実施例３，４に相当する。
【発明の効果】
【００２０】
上記手段を講じることで、断続的な締め付け駆動による反力の低減効果を有しながら、一ワークにおけるトータルの締め付け時間自体が長くなるのを防ぎ、効率的な締め付け作業を行なうことができ、また、反力の発生によるオペレータの負担も軽減することのできる締め付け装置或いはその制御方法を提供することとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の自動螺子締め装置における締め付け工具の半断面図。
【図２】実施例１の自動螺子締め装置におけるコントローラーの操作面外観図。
【図３】実施例１の自動螺子締め装置による制御方法のフローチャート。
【図４】実施例２の自動螺子締め装置による制御方法のフローチャート。
【図５】実施例１の締め付け装置による一ワーク中の検出トルクを示すグラフ。
【図６】一締め付け段階中の検出トルクを示す図５のA部分のグラフの説明図。
【図７】実施例２の締め付け装置による一ワーク中の検出トルクを示すグラフ。
【図８】実施例３の締め付け装置による一ワーク中の出力トルクを示すグラフ。
【図９ａ】第一のジョイントのトルク条件を示すグラフ。
【図９ｂ】実施例１の締め付け装置による第一のジョイントへの一ワーク中の検出トルクを示すグラフ。
【図１０ａ】第二のジョイントのトルク条件を示すグラフ。
【図１０ｂ】実施例１の締め付け装置による第二のジョイントへの一ワーク中の検出トルクを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下本発明を実施するための形態例につき、実施例として示す各図と共に説明する。いずれの実施例においても、本発明の自動螺子締め装置は基本的に、
対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチ１１と、レンチ１１に回転動力を付与する動力付与機構２と、動力付与機構２による回転動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも断続締め付けにおける仕事量の力積仕事量を含む設定値を設定する設定手段とから構成される。
【００２３】
前記制御手段による制御は基本的には、締め付け開始から締め付け対象が前記最終目標トルクの入力数値となるまで、締め付け対象を段階的且つ断続的に締め付けるように、回転動力を制御するものであり、一ワークの開始時から終了時まで回転動力の付与／再付与と一時停止とを繰り返す。断続的な締め付けによって一ワークの締め付けが行われたとき、図５、図７、図９ｂ、図１０ｂにそれぞれ示すような、一時停止時間を空けた複数の締め付け段階の継続トルクが発生する。
【００２４】
そして前記制御手段は、回転動力の継続付与中のトルクの値（トルクセンサによる継続的な検出トルク（実トルク）、または動力付与機構２による継続的な出力トルクのいずれかの値）を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を認識し、この力積仕事量と力積仕事量の設定値とに基づいて、回転動力の付与と一時停止とを交互に繰り返すことで、対象螺子を断続的に締め付けるように制御する。
【００２５】
各締め付け段階における、締め付け力の継続作用時間積である力積仕事量の設定値は、一ワーク全体において一定値または複数の可変値として制御される。例えば後述の各実施例においては、一ワーク全体における各締め付け段階の力積仕事量が常に一定の設定値となるように制御しているが、他に、一ワーク全体において一または複数の締め付け段階ごとに可変する可変値として制御してもよい。各締め付け段階の力積仕事量を可変値として制御する場合には、例えば締め付け対象が着座した時の着座トルクから締め付け対象物が前記最終目標トルクの入力数値となるまでの一ワーク全体のうち、少なくとも締め付け開始から前半の過半時間までを第一の設定値とし、締め付け終了となる最終目標トルクまでの後半の時間を第二の設定値とするように、複数の締め付け段階においてそれぞれ異なる力積仕事量となるようにしても良い。
【００２６】
断続締め付けを構成する複数の締め付け段階のうちの一段階では、図６に示すように、モータ駆動による回転動力の付与開始時点から駆動停止による回転動力の停止時点まで、連続的に締め付けトルク（実トルク）が発生する。本発明では回転動力の継続付与中のトルクの値（トルクセンサによる継続的な検出トルク（実トルク））の時間積分値が、図６の面積に相当する。
【００２７】
（設定手段）
設定手段の一形態として、所定のパラメータ値を外部入力する外部入力手段７を備えるものとしても良い。後述の実施例では図２に示すようなリモートコントロール式の外部入力手段を有線接続してなり、この外部入力手段からの入力信号によって制御手段に制御パラメータを付与する。入力するパラメータ値としては、少なくとも一ワークの締め付け終了時のトルクを定める「最終目標トルク」値、断続締め付け量の基準となる「力積」値が挙げられる。このほかに、断続締め付けにおける各締め付け段階の停止または再開のタイミングの基準となる値（回転動力付与停止時間、または各段階の開始タイミングの周期、または断続締め付け回数）が挙げられる。
【００２８】
そしていずれの実施例においても、本発明の自動螺子締め装置による制御方法は基本的に、
少なくとも「最終目標トルク」、「力積仕事量」、及び、「再開タイミング」を含む各設定値を、外部入力によって、あるいは予め記憶させた記憶領域からの読み出しによって、設定手段に設定する設定ステップと、
回転動力の付与を開始させると共にその付与開始時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値（或いは、回転動力の出力トルク）を時間積分して締め付け力の作用時間積である所定の力積仕事量を与えるように、回転動力を制御しながら付与する付与ステップと、
各締め付け段階の開始時からの力積仕事量が前記「力積仕事量」の設定値に到達した時点で（或いは、その段階で設定された「各締め付け段階の回転動力付与時間」に達した時点で）、回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップと、
前記「再開タイミング」による設定値の経過後に回転動力の付与を再開させると共に、その再開時点からトルクセンサによる回転動力の付与中のトルクの検出値（或いは、回転動力の出力トルク）を時間積分して締め付け力の作用時間積である力積仕事量を与えるように、回転動力を制御しながら再付与する再付与ステップと、を順に行い、
その後、前記一時停止ステップと前記再付与ステップとを交互に繰り返し、その後、
回転動力の継続付与によるトルクの検出値或いは、回転動力の出力トルクが前記「最終目標トルク」の設定値に到達した時点で回転動力付与を停止させ、一時停止ステップと再付与ステップの繰り返しを完了する停止ステップを行なって、対象螺子の締め付けの一ワークを完了するものである。以下、各実施例の構成及び制御内容につき詳述する。
【実施例１】
【００２９】
図１〜図３及び図５、図６に示す実施例１の自動螺子締め装置は、対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチ１１と、レンチ１１に回転動力を付与する動力付与機構２と、レンチ１１と動力付与機構２との間に設けられ、回転動力付与時にレンチに作用するトルクを連続検出するトルクセンサと、動力付与機構による動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具（図１）、並びに、この締め付け工具にケーブル６で接続され、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」値である「回転動力の一時停止時間」の各設定値を設定する設定手段であるコントローラー（図２）から構成される。締め付け工具ないしコントローラーには表示手段５（表示部５１、液晶表示部５２、ランプ表示部５３）による操作または運転状態の表示が行われる。
【００３０】
（締め付け工具）
実施例１の締め付け工具は具体的には、図１に示すように、ハンドル部及び動力付与機構が同軸に連なった筒状の本体の先端部にて、直角に曲ったアングルヘッド部１が設けられてなる。また本体の基端部にケーブルが接続され、電源及び、図２に示す外部入力手段に接続される。アングルヘッド部１はヘッドカバーに内蔵された回転機構の先から、螺子頭に接続可能なレンチ１１が突出する。動力付与機構２はモータ部２２とトルクセンサ部３１を介してモータ部２２の先に同軸組み込みされたギヤ部２１からなり、ギヤ部２１の先側にアングルヘッド部１が接続固定される。トルクセンサ部３１は締め付け反力を検知するものであり、この検知反力を基に、図示しない制御手段によってモータ部２２の駆動（動力付与のタイミング及び動力（出力トルク）の大きさ）を制御する。ハンドル部４はモータ部２２の基端側にて、短筒状の表示部５１を介して同軸接続される。工具に組み込まれた表示部５１は、ランプ表示部及びブザーを内蔵している。またハンドル部４の先側寄りの位置には可動式のスロットルレバー３２が組み込まれており、スロットルレバー３２の移動位置によって一ワークの締め付け開始／停止（強制停止）の切り替えを行なうものとしている。
【００３１】
（トルクセンサ）
締め付け工具は、レンチと動力付与機構との間に、締め付け時にレンチが受ける締め付け反力に基づくトルクを検知するトルクセンサを具備する。
【００３２】
（コントローラー）
実施例１のコントローラーは図２に示すように、少なくとも最終目標トルク及び締め付け段階数を外部入力する操作キー７、及び複数のランプ表示部５３、液晶表示部５２を有してなる。操作キー７は十字キー及びテンキーからなり、外部からの操作入力によって各種の設定値を入力可能である。入力した設定値は液晶表示部５２によって表示可能であり、ランプ表示部５３によって動作状態を表示可能となっている。
【００３３】
前記制御手段は、各締め付け段階における、締め付け力の作用時間積の力積仕事量が、締め付け開始から締め付け対象物が前記最終目標トルクの入力数値となるまでのトータルの締め付け時間のうち、少なくとも前半の過半時間又は後半の過半時間のいずれかの複数締め付け段階において一定になるようにトルク設定されるものとしてもよい。
【００３４】
（実施例１の制御）
実施例１の制御手段は、表１に入力例を示すように、一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」（表中の“目標トルク”）、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」（表中の“力積”）、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」の値として、各締め付け段階間の「回転動力の一時停止時間」（表中の“回転動力停止時間”）からなる設定値を外部入力手段から入力設定するものとなっており、外部入力手段から外部入力されたこれら設定値を記憶する記憶領域を有している。そして、記憶された各設定値のうち「力積仕事量」（表中の“力積”設定値）に基づいて、複数の締め付け段階それぞれの締め付け仕事量を自動制御し、記憶された各設定値のうち「回転動力の一時停止時間」（表中の“回転動力停止時間”設定値）に基づいて、各締め付け段階間隔の一時停止時間を制御している。また、記憶された各設定値のうち「最終目標トルク」（表中の“目標トルク”設定値）に基づいて、締め付け段階の終了時点を制御している。
【００３５】
【表１】
2013198964.tif 000003
【００３６】
なお、実施例１の再開タイミング値である「回転動力の一時停止時間」（表中の“回転動力停止時間”）は、常に設定した一定値の回転動力停止時間を設けて設定される。これは、回転動力付与時に発生した反力による工具のわずかな位置変化量を、オペレータの支持により回転動力停止時に吸収するという考え方による。
【００３７】
上記の設定値の入力及び記憶が完了したのちは、図３に示すフローに従って制御される。先ずスロットルレバー３２の移動に伴う回転動力の継続付与開始とともに、トルクセンサ部３１によって、実トルクの、予め設定された最終目標トルクへの到達の有無を判別する。トルクセンサによる検知トルク（実トルク）の値が最終目標トルクに至っていない場合には、回転動力を継続付与させるとともに、回転動力の継続付与開始時点からトルクセンサによる実トルクの検出値を時間積分し、締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する付与ステップに移る。この付与ステップは、回転動力の直前の付与開始時からの前記力積仕事量の演算値が前記「力積仕事量」の設定値に到達した時点で終了するものとし、付与ステップの終了とともに、回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップに移行する。
【００３８】
そしてこの一時停止ステップへの移行時点から当該一時停止の時間を計測し、一時停止時間が前記「回転動力の一時停止時間」に到達した時点で、回転動力の付与を再開させる。この回転動力の付与再開とともに、トルクセンサ部３１によって、実トルクの、予め設定された最終目標トルクへの到達の有無を判別する。トルクセンサによる検知トルク（実トルク）の値が最終目標トルクに至っていない場合には、再開した回転動力の付与を継続させるとともに、当該再開した回転動力の継続付与開始時点からトルクセンサによる実トルクの検出値を時間積分し、締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する再付与ステップに移る。この再付与ステップは、回転動力の直前の付与開始時からの前記力積仕事量の演算値が前記「力積仕事量」の設定値に到達した時点で終了するものとし、再付与ステップの終了とともに、回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップに移行する。それ以降、トルクセンサによる実トルクの検出値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達するまで、前記再付与ステップと一時停止ステップとを交互に繰り返す。
【００３９】
再付与ステップの開始中において、トルクセンサ部３１による実トルクの検出値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した場合には回転動力の付与を停止させる停止ステップを行ない、一ワークが完了したことを示す合否判定表示を表示手段たるランプ表示部５３への点灯表示によって行なうとともに、対象螺子の締め付けの一ワークを完了する。
【００４０】
実施例１の制御装置及び制御内容による実トルクの時間軸グラフは例えば、図５のように複数の各締め付け段階による継続付与に基づくトルク発生領域が、一定の一時停止時間間隔をあけて繰り返し表れる。実トルクの時間積分すなわち検出トルクによる各締め付け段階の力積仕事量は、図５の閉じた各領域あるいはその部分拡大図である図６の一領域の面積としてあらわされる。実施例１では力積仕事量を直接の外部入力設定値と同一にしており、かつ、一ワークにおいて複数の締め付け段階すべての力積仕事量の設定値を一定値のままとしているため、図５に示す各領域は面積が一定となる。このように、各締め付け段階での力積仕事量を一定またはほぼ一定の区間で進行させると、初期の締め付け段階では締め付け時の検出トルクが比較的小さいため、締め付け段階の時間（回転動力の継続付与時間）が比較的長くなり、これによって回転角度を増やして締め付けの時間効率を向上させることができる。また、図９ａに示すような負荷増加率一定の締め付けワークでは、図９ｂないし図５に示すように、最終目標トルクに近づくにつれて締め付け時の検出トルクが徐々に増加するため、締め付け段階の時間（回転動力の継続付与時間）が段階を追うごとに短縮され、これによって締め付け時の反力による作業者への負荷を減らして締め付け作業の安全性を向上させることができる。このように、力積仕事量という比較的シンプルな制御概念によって各締め付け段階の締め付け量を制御することで、締め付け時間の効率化と安全性の向上とを同時に達成することができる。
【００４１】
一方、図１０ａに示すような、タッピングねじ等、一ワークにおいて締め付けトルクが上昇した後に一旦下降し、その後上昇するような第二のワークの場合には、図１０ｂに示すように、締め付けトルクの上昇区間において前記のような締め付け段階時間の短縮が進み、その後は各締め付け段階のトルク検出値の増減に応じ、各段階時間が自動調節される。
【実施例２】
【００４２】
実施例２の回転動力停止時間は、断続駆動の周期を設定値としている。この場合は、断続駆動の周期を一定とするので、回転動力付与時間が長くなれば回転動力停止時間は短くなる。これは、回転動力付与時に発生した反力による工具のわずかな位置変化量をオペレータの支持により吸収するのは、回転動力付与時も回転動力停止時も同じように吸収されるという考え方による。
【００４３】
（実施例２の制御）
図６に示す実施例２の制御手段は、表２に入力例を示すように、一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」（表中の“目標トルク”）、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、（表中の“力積”）及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」の値として、各締め付け段階の開始間隔を規定する「回転動力開始タイミングの周期」（表中の“周期”）、からなる設定値を外部入力手段から入力設定するものとなっており、外部入力手段から外部入力されたこれら設定値を記憶する記憶領域を有している。そして、記憶された各設定値のうち「力積仕事量」（表中の“力積”の設定値）に基づいて、複数の締め付け段階それぞれの締め付け仕事量を自動制御し、記憶された各設定値のうちの「回転動力開始タイミングの周期」（表中の“周期”の設定値）に基づいて、各締め付け段階の開始時間間隔を制御している。また、記憶された各設定値のうち「最終目標トルク」（表中の“目標トルク”の設定値）に基づいて、締め付け段階の終了時点を制御している。
【００４４】
【表２】
2013198964.tif 000004
【００４５】
上記の設定値の入力及び記憶が完了したのちは、図３に示すものとほぼ同様のフローに従って制御される。但し、再付与ステップにおいては、一時停止ステップへの移行時点から当該一時停止の時間を計測するのではなく、直前の締め付け段階の開始時点からの次の締め付け段階開始までの時間間隔を計測し、前回の締め付け段階からの経過時間が前記「回転動力の周期」に到達した時点で、回転動力の付与を再開させる。
【００４６】
そして実施例１と同様、回転動力の付与再開とともに、トルクセンサ部３１によって、実トルクの、予め設定された最終目標トルクへの到達の有無を判別する。トルクセンサによる検知トルク（実トルク）の値が最終目標トルクに至っていない場合には、再開した回転動力の付与を継続させるとともに、当該再開した回転動力の継続付与開始時点からトルクセンサによる実トルクの検出値を時間積分し、締め付け力の作用時間積である力積仕事量を演算する再付与ステップに移る。それ以降、トルクセンサによる実トルクの検出値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達するまで、前記再付与ステップと一時停止ステップとを交互に繰り返し、再付与ステップの開始中において、トルクセンサ部３１による実トルクの検出値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した場合には回転動力の付与を停止させる停止ステップを行ない、一ワークが完了したことを示す合否判定表示を表示手段たるランプ表示部５３への点灯表示によって行なうとともに、対象螺子の締め付けの一ワークを完了するまで、再付与ステップによる再開のタイミングの計測方法以外は、実施例１と同様である。
【００４７】
実施例２の制御装置及び制御内容による実トルクの時間軸グラフは例えば、図６のように複数の各締め付け段階による継続付与に基づくトルク発生領域が、一定の締め付け段階の開始時間間隔をあけて繰り返し表れる。特記しない構成及び制御内容は実施例１と同様である。
【実施例３】
【００４８】
実施例３の自動螺子締め装置は、対象螺子に対して嵌め込まれ、螺子軸周りに回転可能なレンチと、レンチに回転動力を付与する動力付与機構と、動力付与機構による回転動力のトルクの出力量及び動力付与のタイミングを制御する制御手段と、を具備した締め付け工具、並びに、少なくとも一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」、締め付け開始／再開時からの「力積仕事量」、断続締め付けにおける「断続回数」（一ワークの「総締め付け段階数」あるいは「一時停止回数」）、及び、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させるための「回転動力の一時停止時間」（再開タイミングに関する設定値例）、の各設定値を設定する設定手段と、から構成される。トルクセンサからの実トルクの検知値に基づいて力積仕事量の設定値への到達有無を判別するのではない点で、実施例１，２と異なっている。すなわち実施例３では、回転動力付与手段２によるモータ駆動量をインバータ制御し、実トルクではなく出力トルクの値に基づいて、力積仕事量の設定値への到達有無を判別するものとしている。すなわち実施例３の制御手段は、締め付け段階を各ステップに分けて、ステップごとに「目標トルク」を自動設定し、締め付け段階の各ステップにおいて設定された目標トルクとなるよう、モータをインバータによってトルク制御すると共に、そのステップでの動力付与時間のトルク出力と、停止ステップで所定の時間だけ停止を繰り返し、その後、あらかじめ設定された最終目標トルクに達することで締め付けを終了することとしている。
【００４９】
実施例３の制御手段は、各締め付け段階における締め付け力（モータの出力値）の作用時間積（図８における閉じた各領域の面積）が一定になるように設定される。締め付け初期段階から締め付け後期段階まで締め付けの力積仕事量が少なくとも所定の期間において同じになるように設定することで、低締め付けトルクとなる締め付け初期段階では締め付け時間が長くなるように自動制御されることで段階経過時間を短縮することができる一方、高締め付けトルクとなる締め付け後期段階では締め付け時間が短くなるように自動制御されることで締め付け反力を抑制することができる。
【００５０】
（実施例３の制御手段による制御）
実施例３の制御手段は具体的には、表３に入力例を示すように、一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」（表中の“目標トルク”）、「力積仕事量」（表中の“力積”）、「断続締め付け回数」（表中の“断続締付回数”）、及び、「回転動力付与の一時停止時間」（表中の“回転動力付与停止時間”）を入力設定するものとしている。そして、入力され記憶された各設定値のうち「力積仕事量」（表中の“力積”の設定値）に基づいて、複数の締め付け段階それぞれの締め付け仕事量を自動制御し、締め付け対象を、前記「断続締め付け回数」（表中の“断続締付回数”）の設定値分だけ分けて、段階ごとの締め付けトルクが順に大きくなるように段階的且つ断続的に締め付け、締め付け対象が最終目標トルクの入力数値（表中の“目標トルク”の設定値）となるまで、回転動力を制御するものである。また、各締め付け段階間の一時停止時間（表中の“回転動力付与停止時間”）は、実施例１と同様に、外部入力による設定値に基づく一定値として各締め付け段階間に一定時間間隔として設定される。
【００５１】
【表３】
2013198964.tif 000005
【００５２】
そして実施例３の制御手段は、上記の設定値の入力及び記憶が完了したのちは、図４及び以下に示すフローに従って制御される。先ず外部入力手段からの入力設定値に基づいて、各段階の目標トルクと力積仕事量とを、予め記憶領域に記憶された演算式または引数に基づいて自動計算（自動設定）する。すなわち実施例３では、各設定値を外部入力手段によって設定し記憶領域に記憶する設定ステップののち、設定された「最終目標トルク」、及び設定された「断続回数」（ステップ数（Ｎ））の両設定値から、断続締め付けにおける各締め付け段階の付与／再付与ステップの目標トルクを自動計算によって設定し、さらに前記自動設定された各締め付け段階の目標トルクと前記設定された「力積仕事量」とから、各締め付け段階の締め付け段階時間（付与／再付与ステップの回転動力付与時間）を自動計算によって設定する自動設定ステップを経るものとしている（図３）。
【００５３】
そして、断続締め付けにおける各締め付け段階の付与／再付与ステップとして、前記自動設定された目標トルクをもって前記自動設定された締め付け段階時間ずつ順に駆動し、前記設定された「回転動力停止時間」だけ停止させた後に次の締め付け段階の再付与ステップに入って、各締め付け段階の締め付け動力の再付与ステップを繰り返しながら、対象螺子を断続的に締め付けるように制御する。
具体的には、スロットルレバー３２の移動に伴う一ワークの締め付け開始とともに、ステップＮ＝１の締め付け段階を開始し、締め付けトルクの、予め設定された最終目標トルクへの到達の有無を判別する。ここで実施例３では、回転動力の継続付与によるトルク出力値が予め設定された最終目標トルクへ到達したか否かを判別するものとしている。なお実施例１と同様に、トルクセンサ部３１によって実トルクを検出し、検出した実トルク値によって判別するものでもよい。
ステップＮ＝１において、回転動力の継続付与によるトルク出力値が最終目標トルクに至っていない場合には、ステップＮ＝１の回転動力を継続付与させるとともに、回転動力の出力トルクを「ステップＮ＝１における目標トルク」にトルク制御する付与ステップに移る。この付与ステップは、継続付与開始時点からの経過時間が、「ステップＮ＝１における動力付与時間」に到達した時点で終了するものとし、付与ステップの終了とともに、回転動力の継続付与を一時停止させる一時停止ステップに移行する。
そしてこの一時停止ステップへの移行時点から当該一時停止の時間を計測し、直前の一時停止時点から回転動力の一時停止時間を経過した時点で、回転動力の付与を再開させ、次ステップＮ＋１へ移行する。この回転動力の付与再開すなわち次ステップＮ＋１への移行とともに、締め付けトルクの、予め設定された最終目標トルクへの到達の有無を判別する。
次ステップＮ＝前回Ｎ＋１においても、同様に再付与ステップと停止ステップを繰り返す。
それ以降、トルク制御されたモータの出力トルクが前記「最終目標トルク」の設定値に到達するまで、次ステップＮ＝前回ステップＮ＋１の再付与ステップと、一定時間の一時停止ステップとを交互に繰り返す。
【００５４】
再付与ステップの開始中において、回転動力の継続付与による出力トルクが前記「最終目標トルク」の設定値に到達した場合には回転動力の付与を停止させる停止ステップを行ない、一ワークが完了したことを示す合否判定表示を表示手段たるランプ表示部５３への点灯表示によって行なうとともに、対象螺子の締め付けの一ワークを完了する。
実施例３の制御装置及び制御内容による実トルクの時間軸グラフは例えば、図７と同様に、複数の各締め付け段階による継続付与に基づくトルク発生領域が、一定の一時停止時間間隔をあけて繰り返し表れる。  トルクの時間積分すなわち目標トルクによる各締め付け段階の力積仕事量は、図７の閉じた各領域の面積としてあらわされる。このとき、実施例３の制御における出力トルクは、図８に示すように、各ステップにおいて自動計算された目標トルクを各段階において継続的に出力するものとなっている。各段階の時間は、設定された力積仕事量の値をこの目標トルクで除した値となる。実施例３では一ワークにおいて各締め付け段階の力積仕事量が一定となるように制御している。これにより、各締め付けステップの目標トルクの時間積分値は、各締め付け段階間にて一定であり、図８の閉じた区間の面積は各締め付け段階において等しいものとなっている。
【００５５】
実施例３のように締め付け段階ごとに目標トルクを設定し、各締め付け段階において設定された目標トルクにモータをトルク制御することで、各締め付け段階における目標トルクの設定と各段階間隔時間の設定のみで、可変制御を比較的容易に行なうことができるため、入力値に対する演算負荷が減り、動作安定性及び設定値の入力に対するレスポンスが良好なものとなる。
【実施例４】
【００５６】
（実施例４の制御）
実施例４の制御手段は、表４に入力例を示すように、一ワークの締め付け終了時の「最終目標トルク」（表中の“目標トルク”）、「力積仕事量」（表中の“力積”）、「断続締め付け回数」（表中の“断続締付回数”）、及び、「回転動力開始タイミングの周期」（表中の“周期”）を入力設定するものとしている。そして、これら入力された各設定値に基づいて、締め付け対象を、前記締め付け段階数の入力数値分だけ分けて、段階ごとの締め付けトルクが順に大きくなるように段階的且つ断続的に締め付け、締め付け開始から締め付け対象が前記最終目標トルクの入力数値となるまで、回転動力を制御するべく、各締め付け段階の目標トルクと締め付け段階時間とを自動設定するものである。
特に実施例４では、断続締め付けにおいて各締め付け段階を再開させる「再開タイミング」の値として、各締め付け段階の開始間隔を規定する「回転動力開始タイミングの周期」（表中の“周期”）からなる設定値を外部入力手段から入力設定するものとなっており、外部入力手段から外部入力されたこれら設定値を記憶する記憶領域を有している。そして、記憶された各設定値のうち「力積仕事量」（表中の“力積”）に基づいて、複数の締め付け段階それぞれの締め付け仕事量を自動制御し、記憶された各設定値のうちの「回転動力開始タイミングの周期」（表中の“周期”）に基づいて、各締め付け段階の開始時間間隔を制御している。また、記憶された各設定値のうち「最終目標トルク」（表中の“目標トルク”）に基づいて、締め付け段階の終了時点を制御している。
【００５７】
【表４】
2013198964.tif 000006
上記の設定値の入力及び記憶が完了したのちは、図４に示すものとほぼ同様のフローに従って制御される。但し、再付与ステップにおいては、一時停止ステップへの移行時点から当該一時停止の時間を計測するのではなく、直前の締め付け段階の開始時点からの次の締め付け段階開始までの時間間隔を計測し、前回の締め付け段階からの経過時間が前記「回転動力の周期」に到達した時点で、回転動力の付与を再開させる。
そして実施例３と同様、回転動力の付与再開すなわち次ステップＮ＋１への移行とともに、締め付けトルクの、予め設定された最終目標トルクへの到達の有無を判別する。
次ステップＮ＝前回Ｎ＋１において、回転動力の継続付与によるトルク出力値が最終目標トルクに至っていない場合には、再開した回転動力の付与を継続させるとともに、当該再開した回転動力の継続付与開始時点からの経過時間が、「ステップＮ＝前回Ｎ＋１における動力付与時間」に到達した時点で終了するものとし、付与ステップの終了とともに一時停止ステップに移行する。
それ以降、回転動力の出力トルク値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達するまで、次ステップＮ＝前回ステップＮ＋１の再付与ステップと、各締め付け段階の開始時点から一定周期の一時停止ステップとを交互に繰り返し、再付与ステップの開始中において、回転動力の継続付与によるトルク出力値が前記「最終目標トルク」の設定値に到達した場合には回転動力の付与を停止させる停止ステップを行ない、一ワークが完了したことを示す合否判定表示を表示手段たるランプ表示部５３への点灯表示によって行なうとともに、対象螺子の締め付けの一ワークを完了するまで、再付与ステップによる再開のタイミングの計測方法以外は、実施例３と同様である。
実施例４の制御装置及び制御内容による実トルクの時間軸グラフは例えば、図７と同様に、複数の各締め付け段階による継続付与に基づくトルク発生領域が、一定の締め付け段階の開始時間間隔をあけて繰り返し表れる。特記しない構成及び制御内容は実施例３と同様である。
【００５８】
（自動設定ステップの自動設定例）
ここで、実施例３及び４の自動設定ステップにおける自動計算の例を、以下に示す。最終目標トルクをＴｑ、一ワークの断続締め付け回数をＮ、各締め付け段階の出力トルクの力積仕事量をＴｔとしたとき、各締め付け段階（付与ステップまたは再付与ステップ）における目標トルクＴｎ、及び締め付け段階時間（各締め付けステップの回転動力付与時間）ｔｎは、予め記憶領域に記憶された以下の式によって演算される。
【００５９】
(数１)
Ｔｎ＝Ｔｑ√（ｎ／Ｎ）
【００６０】
(数２)
ｔｎ＝Ｔｔ／Ｔｎ
例えばＴｑ＝２５〔Ｎ・ｍ〕、Ｎ＝１０、Ｔｔ＝１００〔Ｎ・ｍ・ｍｓ〕としたとき、上記数式１，２により、Ｎ＝１〜１０の各締め付けステップの目標トルク（出力トルク）及び各締め付けステップの回転動力付与時間は、次表のように自動設定される。  
【００６１】
【表５】
2013198964.tif 000007
上例では、各ステップの目標トルクを最終目標トルクに基づく２次関数式によって算出しているが、二次関数に限らず、指数関数、高次関数等、さまざまな関数で求めることができる。また関数による演算を行わず、最終目標トルク及び断続回数の数値範囲の組み合わせ条件に基づく引数によって、記憶領域に記憶した複数の数値から、各ステップの目標トルクとしてあてはめられるべきいずれかの数値を読みだすものとしてもよい。
この自動設定において、各締め付け段階における締め付けトルクの単位時間当たりの増加量は、外部入力手段からの最終目標トルク及び締め付け段階数の各入力値に基づいて、前段階の締め付けトルクの増加量よりも小さくなるように設定される。締め付けトルクの増加速度が徐々に小さくなることにより、締め付け初期段階における締め付けステップを、比較的大きな締め付けトルクの増加によってこなすことができる。つまり締め付けトルクの初期段階増加を急激なものとすることで、初期締め付け時間を短縮することができる。
【００６２】
また自動設定において、上記制御手段によって締め付けトルクの増加量を徐々に小さくなるように可変制御することにより、締め付け終期段階における締め付けステップを、絶対値が大きく且つ僅かな締め付けトルクの増加によって確実に断続してこなすことができる。つまり締め付けトルクの終期段階増加を僅かなものとすることで、終期締め付けを確実に行い、かつ締め付け作業者が感じる反力を確実に抑えることができる。
【００６３】
あるいは上記自動設定において、各締め付け段階における締め付け時間が、外部入力手段からの最終目標トルク及び締め付け段階数の各入力値に基づいて、前段階の締め付け時間よりも大きくならないように設定されるものとしてもよい。各締め付け段階の締め付け時間を徐々に小さくなるように可変制御することにより、締め付け初期側の段階においては各締め付け段階の回転量（角移動量）を比較的増やして多くの螺子巻き数を確保する一方、締め付け終期側の段階においては各締め付け段階の回転量（角移動量）を比較的減らして反力による工具の強制振れを低減することで、効率的かつ確実な螺子締め作業を行なうことができる。
【００６４】
（他の実施形態）
その他本発明は上述した実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、一部構成の省略又は抽出、実施例間での構成の組み合わせ、他の構成の付加、別部材の組み合わせ或いは別部材同士の一体化構成或いは一部分の別部材による組み合わせ構成、一部構成材の形状又は全体形状の変更など、種々の変更が可能である。より具体的には、以下の形態の変更例が考えられる。
【００６５】
（外部入力手段を備えない設定手段）
設定手段は外部入力手段を備えるものに限られない。たとえば外部入力手段を備えない設定手段として、これらを外部操作によって入力設定するものではなく、予め設定された一または複数のパラメータ値を記憶領域に記憶しておき、当該記憶領域からパラメータ値を読み出して自動設定するものとしても良い。
【００６６】
（複数の力積仕事量の設定値）
制御手段は、複数の力積仕事量の設定値を記憶した記憶領域を具備し、各締め付け段階における、締め付け力の作用時間積の力積仕事量の設定値を前記記憶領域から読み出してトルク設定するものとしてもよい。具体的には例えば、外部入力手段からの最終目標トルクの入力値に基づいて関連付けられる一の力積仕事量の設定値を、前記記憶領域から読み出し、当該読み出した力積仕事量の設定値と、外部入力からの締め付け段階数の入力値とに基づいて、各締め付け段階における、目標トルクを設定することが好ましい。各段階において目標トルクとなる値が、記憶領域から読み出された力積仕事量の一の設定値に基づいて決定されることで、力積仕事量に基づく目標トルク及びトルク付加時間の制御が確実に行われる。
【００６７】
（力積仕事量の一定制御）
前記自動螺子締め装置において、制御手段は、各締め付け段階における、締め付け力の作用時間積の力積仕事量が、締め付け開始から締め付け対象が前記最終目標トルクの入力数値となるまでのトータルの締め付け時間のうち、少なくとも前半の過半時間又は後半の過半時間のいずれかの複数締め付け段階において一定になるようにトルク設定されるものとしてもよい。なお前記各実施例の制御手段は、各締め付け段階における、締め付け力の作用時間積の力積仕事量が一定になるように動力付与時間が制御される。締め付け初期段階から締め付け後期段階まで締め付けの力積仕事量が少なくとも所定の期間において同じになるように設定することで、低締め付けトルクとなる締め付け初期段階では締め付け時間が長くなるように自動制御されることで段階経過時間を短縮することができる一方、高締め付けトルクとなる締め付け後期段階では締め付け時間が短くなるように自動制御されることで締め付け反力を抑制することができる。
【００６８】
（力積仕事量の増減）
一方、本発明の自動螺子締め装置の制御方法において、締め付けの開始と共に、設定した力積仕事量による反力がオペレータにいきなり作用すると、オペレータに与える負担が大きい。これを回避する為、締め付け初期は力積仕事量が設定値よりも小さい時点で動力付与を停止させ、断続駆動毎に徐々に大きくして設定値に到達させるようにすると、オペレータに与える負担を抑える事が出来る。このように、常に一定の力積仕事量とするのではなく、締め付け初期から締め付け後期に到るまでに力積仕事量の増減制御を行なうことで、より良好な断続締め付けを行なう事を可能とする。
【００６９】
（記憶領域）
制御手段は、力積仕事量の（一又は複数の）設定値を記憶した記憶領域を具備し、各締め付け段階における、締め付け力の作用時間積である締め付け仕事量の設定値を、前記記憶領域から読み出し、一の締め付けワークを締め付け仕事量による複数の締め付け段階に分けて断続的に締め付けるように制御することが好ましい。
【符号の説明】
【００７０】
１  アングルヘッド部
１１  レンチ
２  動力付与機構
２１  ギヤ部
２２  モータ部
３１  トルクセンサ部
３２  スロットルレバー
４  ハンドル部
５  表示手段
５１  表示部
５２  液晶表示部
５３  ランプ表示部
６  ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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